Question

【題目】草酸晶體(H2C2O4·2H2O)無色，熔點為101℃，易溶于水，受熱易脫水、升華，170℃以上分解。常溫下它的電離常數K1=5.4×10－2，K2=5.4×10－5。回答下列問題：

（1）查閱資料知：草酸晶體175℃分解成CO2、CO、H2O，請寫出草酸晶體分解的化學反應方程式：_____。

（2）請用下列的裝置（圖中加熱裝置已略去）分解草酸晶體以制備少量CO氣體，最佳的連接順序為：________。（填字母序號）

（3）設計實驗證明草酸為弱酸的方案及其現象均正確的有_____________（填序號）。

A.室溫下，測0.1mol/L的H2C2O4溶液與H2SO4溶液的pH，硫酸溶液的pH比草酸的小；

B.室溫下，取pH=3的H2C2O4溶液稀釋100倍后，測其pH<5；

C．標況下，取0.10mol/L的H2C2O4溶液100mL與足量鋅粉反應，收集到H2體積為224mL。

（4）現需要配制900mL1mol/L的草酸溶液。

①需要的儀器有托盤天平（帶砝碼）、鑰匙、燒杯、量筒、膠頭滴管、_________、__________（填儀器名稱）。

②下列操作會使所配溶液濃度偏低的是__________。（填字母）

A．稱量時用了生銹的砝碼

B．容量瓶未干燥即用來配制溶液

C．H2C2O4·2H2O晶體失去了部分結晶水

D．定容時，仰視刻度線

E．定容后塞上瓶塞反復搖勻，靜置后，液面不到刻度線，再加水至刻度線

（5）用草酸滴定KMnO4溶液的方法可測定KMnO4粗品的純度（質量分數）。

①滴定過程中反應的離子方程式為_____________________________________________。

②量取KMnO4樣品溶液應選用__________（填“酸式”或“堿式”）滴定管；若量取KMnO4樣品溶液的滴定管用蒸餾水洗凈后未潤洗，則最終的測定結果將________（填“偏大”、“偏小”或“不變”）。

③現取KMnO4粗品10g，配成100mL溶液，取25.0 mL用（4）中配制的草酸溶液滴定，并進行3次平行實驗，所用的草酸溶液的體積分別為23.00 mL、20.02 mL、19.98 mL，請問KMnO4粗品的質量分數為______________。（已知：KMnO4的摩爾質量為158g/mol）

Answer 1

【答案】H2C2O4·2H2OCO↑+CO2↑ +3H2O↑A-F-G-EAB玻璃棒1000mL容量瓶DE2MnO4－ ＋5H2C2O4 ＋6H＋=2Mn2＋ ＋10CO2↑＋8H2O酸式偏小50.56%

【解析】

(1)草酸晶體的受熱分解生成CO、CO2、水，根據得失電子守恒配平方程式；（2）給試管里的晶體加熱時，為防止反應生成的水或所含結晶水在管口液化后倒流引起試管破裂，要求試管口要向下傾斜；為制備分解產物中的CO，先要排除已證明生成的CO2對實驗的干擾，可用F裝置吸收CO2氣體，并利用G裝置證明CO2已經除盡，最后用排水法收集CO；（3）證明草酸為弱酸需要證明溶液中存在電離平衡，弱酸形成的強堿弱酸鹽是否水解或者與等濃度的強酸酸性強弱比較分析；(4) ①配制步驟有計算、稱量、溶解、移液、洗滌、定容、搖勻等操作，用托盤天平稱取草酸，在燒杯中溶解，并用玻璃棒攪拌，冷卻后轉移到1000mL容量瓶中，并用玻璃棒引流，洗滌燒杯與玻璃棒2~3次，并移入容量瓶內，當加水至液面距離刻度線1~2cm時，改用膠頭滴管滴加，蓋好瓶塞，反復顛倒搖勻；②根據 分析誤差；（5）①用草酸滴定KMnO4溶液，高錳酸根離子被還原為錳離子、草酸被氧化為二氧化碳；②KMnO4具有氧化性，能腐蝕橡膠； 根據c（待測）=分析誤差；③3次平行實驗，所用的草酸溶液的體積分別為23.00 mL、20.02 mL、19.98 mL，第一次實驗消耗草酸溶液的體積偏離正常誤差，根據第二次、第三次實驗數據消耗草酸溶液的平均體積是20.00 mL，根據2MnO4－ ＋5H2C2O4 ＋6H＋=2Mn2＋ ＋10CO2↑＋8H2O計算高錳酸鉀的純度。

(1)草酸晶體的受熱分解生成CO、CO2、水，根據得失電子守恒，CO、CO2的比為1:1，方程式是H2C2O4·2H2OCO↑+CO2↑ +3H2O↑；（2）給試管里的晶體加熱時，為防止反應生成的水或所含結晶水在管口液化后倒流引起試管破裂，要求試管口要向下傾斜；為制備分解產物中的CO，先要排除已證明生成的CO2對實驗的干擾，可用F裝置吸收CO2氣體，并利用G裝置證明CO2已經除盡，最后用排水法收集CO，所以最佳的連接順序為A-F-G-E；（3）A．室溫下，測0.1mol/L的H2C2O4溶液與H2SO4溶液的pH，硫酸溶液的pH比草酸的小，說明草酸溶液中存在電離平衡，證明草酸是弱酸，故A正確； B．室溫下，取pH=3的H2C2O4溶液稀釋100倍后，測其pH＜5，說明稀釋促進電離，溶液中存在電離平衡，為弱酸，故B正確；C．標況下，取0.10mol/L的H2C2O4溶液100mL與足量鋅粉反應，收集到H2體積為224mL，強酸和弱酸都符合，和強酸弱酸無關，故C錯誤；(4) ①配制步驟有計算、稱量、溶解、移液、洗滌、定容、搖勻等操作，用托盤天平稱取草酸，在燒杯中溶解，并用玻璃棒攪拌，冷卻后轉移到1000mL容量瓶中，并用玻璃棒引流，洗滌燒杯與玻璃棒2~3次，并移入容量瓶內，當加水至液面距離刻度線1~2cm時，改用膠頭滴管滴加，蓋好瓶塞，反復顛倒搖勻；所以需要的儀器有托盤天平（帶砝碼）、鑰匙、燒杯、量筒、膠頭滴管、1000mL容量瓶。 ②A．稱量時用了生銹的砝碼，草酸物質的量偏大，會使所配溶液濃度偏高，故不選A； B．容量瓶未干燥即用來配制溶液，無影響，故不選B； C．H2C2O4·2H2O晶體失去了部分結晶水，草酸物質的量偏大，會使所配溶液濃度偏高，故不選C； D．定容時，仰視刻度線，溶液體積偏大，會使所配溶液濃度偏低，故選D； E．定容后塞上瓶塞反復搖勻，靜置后，液面不到刻度線，再加水至刻度線，溶液體積偏大，使所配溶液濃度偏低，故選E。（5）①用草酸滴定KMnO4溶液，高錳酸根離子被還原為錳離子、草酸被氧化為二氧化碳，反應離子方程式是2MnO4－ ＋5H2C2O4 ＋6H＋=2Mn2＋ ＋10CO2↑＋8H2O；②KMnO4具有氧化性，能腐蝕橡膠，所以量取KMnO4樣品溶液應選用酸式滴定管；若量取KMnO4樣品溶液的滴定管用蒸餾水洗凈后未潤洗，造成高錳酸鉀的物質的量偏小，消耗草酸的的體積偏小， 根據c（待測）=，最終的測定結果將偏小；③3次平行實驗，所用的草酸溶液的體積分別為23.00 mL、20.02 mL、19.98 mL，第一次實驗消耗草酸溶液的體積偏離正常誤差，根據第二次、第三次實驗數據消耗草酸溶液的平均體積是20.00 mL，設高錳酸鉀的純度為x%，

2MnO4－ ＋5H2C2O4 ＋6H＋=2Mn2＋ ＋10CO2↑＋8H2O

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1mol/L 0.02L

X%=50.56%